生命科學

嗡~嗡~嗡~來認臉

傳統觀點認為,像哺乳動物那樣複雜的大腦才有能力辨識臉孔,但是有些昆蟲卻深諳此道,令人稱奇!

撰文/提貝茨(Elizabeth A. Tibbetts)戴爾(Adrian G. Dyer)
翻譯/林慧珍

生命科學

嗡~嗡~嗡~來認臉

傳統觀點認為,像哺乳動物那樣複雜的大腦才有能力辨識臉孔,但是有些昆蟲卻深諳此道,令人稱奇!

撰文/提貝茨(Elizabeth A. Tibbetts)戴爾(Adrian G. Dyer)
翻譯/林慧珍

重點提要
■直到最近科學家都還認為,動物要能夠辨識臉孔,需要有像哺乳類動物一樣大的腦才行。
■但是針對胡蜂和蜜蜂的研究顯示,一些腦容量小的昆蟲也有辨識臉孔的能力。
■這些昆蟲使用的臉孔辨識機制,與人類用來分辨不同臉孔的方式類似。
■這項發現,將有助於軟體開發人員改進臉孔辨識軟體。

花園裡飛來飛去的胡蜂和蜜蜂看似頭腦簡單,牠們築巢、採集花蜜、養育後代、而後死亡,壽命通常只有一年或甚至不到。然而,有些蜂類能夠辨識同伴的臉孔,牠們這種智能完全不讓人類和其他靈長類動物專美於前。

說得更具體些,有一種胡蜂能夠感知彼此並記憶同伴的臉部特徵,並利用這樣的資訊來分辨不同個體,進行後續的互動,就像人類能認得並記住家人、朋友、同事的臉孔,讓他們在社會環境中知所進退。此外,即使是那些在野外環境下通常不會記住臉孔的昆蟲,也能因訓練而學會辨認臉孔,有時甚至還能學會分辨人臉。

一個廣為接受的智力理論認為,人類為了因應複雜社會的挑戰,必須辨認並記住許多個體,因而演化出特大號的大腦。但自從發現大腦容量不到人類0.01%的生物也能夠識別不同個體之後,科學家不得不思考:這驚人的能力如何演化而來?昆蟲之所以能辨別臉孔,是基於大腦的哪些功能?尤其如果能解答後者,可望幫助軟體設計者改進臉孔辨識軟體。

偶然的大發現

許多科學發現往往來自某個幸運的意外,同樣地,研究人員也是在無意間發現胡蜂能分辨彼此。2001年,本文作者之一提貝茨還是個年輕的研究生,當時她正深入研究紙巢蜂(Polistes fuscatus)的社會生活。研究的方法是在這種胡蜂的背部塗上各種色點,然後拍攝蜂群並追蹤個體間的互動情形。有一天,提貝茨意外拍攝到一群紙巢蜂,當中有兩隻沒做記號,如果她不能找出辦法分辨這兩隻紙巢蜂,這些研究資料便不能採用。在觀看錄影帶時,她突然意識到,她也能從紙巢蜂臉孔天生的黃色、棕色及黑色條紋與斑點,分辨出沒做記號的個體。她因此好奇,紙巢蜂是否也能因此分辨彼此?

提貝茨忍不住著手實驗,接下來她花了幾天時間,記錄紙巢蜂變化多端的臉孔圖案,並測試這種生物是否懂得利用這些圖案辨認不同個體。她用一種非常高科技的方法(以牙籤沾取人體彩繪顏料)來改變紙巢蜂的臉部特徵,然後觀察此特徵對其社會行為造成的影響。紙巢蜂群內部很少有侵略行為,因此臉孔經過改變的紙巢蜂,如果受到同巢夥伴較不友善的對待,這種行為改變就足以證明紙巢蜂會注意臉孔。

為了排除紙巢蜂可能是對顏料在視覺以外的其他特性產生反應,她也為某些紙巢蜂塗上顏料,不過沒有改變圖案,以此做為對照。她發現同巢夥伴對外表改變的紙巢蜂表現出來的侵略性,明顯高過對照組;這些對照組紙巢蜂與同巢夥伴的互動並沒有太大變化。這項結果顯示,紙巢蜂確實會利用臉部圖案來識別不同個體。

提貝茨大感驚訝,光是想像人類如何辨識臉孔,就能想見這個發現有多麼驚人。首先,我們必須感知臉孔特徵的特定排列方式,如鼻子、嘴巴、眼睛和耳朵,並且在我們的腦中,把這些排列與這個人的抽象訊息互相連結,例如,他或她是老闆或鄰居。然後每一次我們看到這個人,都必須快速想起這個關聯。



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